ĐỒ án đề tài TÍNH TOÁN, THIẾT kế hệ THỐNG THAY DAO tự ĐỘNG DÙNG CHO máy PHAY CNC 3 TRỤC
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.16 MB, 64 trang )
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ
**********************
BÁO CÁO ĐỒ ÁN
ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO
TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY PHAY CNC 3 TRỤC
Giảng viên hướng dẫn: GS.TS.GVCC. Nguyễn Đức Toàn
Mã học phần: ME4504
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Long Nhật
MSSV: 20184570
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
MỤC LỤC
GIỚI THIỆU .................................................................................................................................. 5
CHƯƠNG 1. KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC 3 TRỤC VMC65............................................. 6
1.1. Kết cấu chung của máy CNC 3 trục......................................................................................... 6
1.2. Hệ thống thay dao tự động của máy VMC65 .......................................................................... 6
CHƯƠNG 2. CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY CÔNG CỤ CNC 8
2.1. Giới thiệu chung về các loại hệ thống thay dao tự động.......................................................... 8
2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ ........................................................................................................ 8
2.1.2. Cơ cấu tích dụng cụ của hệ thống thay dao tự động ............................................................. 9
2.2. Hệ thống dụng cụ trên máy công cụ CNC ............................................................................. 20
2.2.1. Các bộ phận khác ................................................................................................................ 21
2.2.2. Phần tử dụng cụ .................................................................................................................. 22
2.3. Chức năng của hệ thống quản lý dụng cụ .............................................................................. 23
2.3.1. Danh mục dụng cụ .............................................................................................................. 23
2.3.2. Nhận dạng dụng cụ ............................................................................................................. 23
2.3.3. Điều chỉnh dụng cụ trước khi gia công ............................................................................... 25
2.3.4. Quản trị dụng cụ trong hệ CNC .......................................................................................... 26
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG CHO MÁY
PHAY CNC – VMC65 .................................................................................................................. 28
3.1. Quy trình thay dao tự động .................................................................................................... 28
3.2. Tính tốn kết cấu cơ khí của hệ thống thay dao tự động ....................................................... 29
3.2.1. Tính tốn, thiết kế đài gá dao của hệ thống ........................................................................ 29
3.2.2. Tính tốn động học cho đài dao .......................................................................................... 49
2
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
2-1. Sơ đồ động học máy ............................................................................................... 6
2-2. Mơ hình 3D hệ thống thay dao ............................................................................... 7
3-1. Sơ đồ thay thế dụng cụ cấp phát tự động ............................................................... 9
3-2. Kết cấu đầu Revonve ............................................................................................ 10
3-3. Đầu Revonve dạng côn......................................................................................... 11
3-4. Đầu Revonve dạng tang trống .............................................................................. 11
3-5. Phân loại ổ tích dao .............................................................................................. 13
3-6. Phân loại kết cấu thay dao tự động ....................................................................... 14
3-7. Cơ cấu thay dao tự động dạng tay máy ................................................................ 15
3-8. Cơ cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích ............................................................ 16
3-9. Kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích hoặc nhiều tầng ................................. 17
3-10. Kết cấu thay dao với hệ thống thay dao dạng tròn ............................................. 18
3-11. Kết cấu thay dao dạng đĩa tròn ........................................................................... 19
3-12. Dạng điều khiển cho kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng đĩa tròn................... 19
3-13. Các bộ phần khác ............................................................................................... 21
3-14. Cấu tạo của phần tự tiếp nhận dụng cụ............................................................... 22
3-15. Các loại ổ tích dao .............................................................................................. 22
3-16. Cấu tạo của dao tiện răng ghép .......................................................................... 23
3-17. Điều chỉnh dụng cụ trước khi gia cơng .............................................................. 26
4-1.Trục chính đang mang dao i và muốn thay dao j .................................................. 28
4-2. Trục chính khơng mang dao và muốn thay dao j ................................................. 29
4-3. Kích thước của chi dao ..................................................................................... 30
4-4. Kích thước trên dao .............................................................................................. 30
4-5. Sơ đồ tính tốn kích thước hình học của tang chứa dao ....................................... 31
4-6. Sơ đồ khe hở giữa các tay kẹp .............................................................................. 32
4-7. Tay kẹp và chốt định vị ........................................................................................ 34
4-8. Quy trình kẹp dao kiểm tra hở khi kẹp mở........................................................... 34
4-9. Sơ đồ tang chứa dao ............................................................................................. 35
4-10. Sơ đồ tính chiều cao tang ................................................................................... 35
4-11. Sơ đồ tính tốn cơ cấu Man ................................................................................ 37
4-12. Thơng số hình học của đĩa Man ......................................................................... 39
4-13. Thơng số hình học của cần quay Man ................................................................ 39
4-14. Sơ đồ tính toán thay dao ..................................................................................... 41
4-15. Biểu đồ phụ thuộc vận tốc góc và gia tốc góc của đĩa Man vào góc ψ .............. 43
4-16. Sơ đồ bố trí ổ lăn trên hệ thống thay dao ........................................................... 44
4-17. Sơ đồ phân bố lực ............................................................................................... 44
4-18. Kích thước ổ đũa cơn ......................................................................................... 46
4-19. Kích thước ổ bi đỡ 1 dãy .................................................................................... 47
4-20. Mơ hình trục đỡ tang .......................................................................................... 48
4-21. Sơ đồ dẫn động quay đài dao ............................................................................. 49
4-22. Sơ đồ phân bố lực trên cơ cấu Man .................................................................... 50
4-23. Thông số động cơ – HGT loại 90YS90GV22 .................................................... 52
4-24. Kích thước động cơ – HGT loại 90YS40GV22 ................................................. 52
4-25. Kích thước hình học của then ............................................................................. 53
3
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
Hình
Hình
Hình
Hình
Hình
NGUYỄN LONG NHẬT
4-26. Thơng số vịng bi thanh trượt LMF30 ................................................................ 53
4-27. Sơ đồ hệ thống khí nén dẫn động đài dao .......................................................... 54
4-28. Kích thước của Xilanh – Piston khí nén ............................................................. 57
4-29. Sơ đồ bố trí trục dẫn hướng trên hệ thống thay dao tự động .............................. 59
4-30. Biểu đồ Momen lực trên trục dẫn hướng ........................................................... 60
DANH MỤC BẢNG
Bảng 4-1. Bảng các ổ lăn phụ thuộc vào loại và cỡ ổ............................................................ 45
Bảng 4-2. Bảng hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục ......................................................... 45
4
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
GIỚI THIỆU
Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học cơng nghệ trong thời gian gần đây, tự
động hóa sản xuất có một vai trị quan trọng. Nhận thức được điều này, trong chiến lực cơng
nghiệp hóa và hiện đại hóa nền kinh tế đất nước, cơng nghệ tự động được ưu tiên đầu tư và phát
triển.
Ở các nước có nền cơng nghiệp phát triển việc tự động hố các ngành kinh tế, kỹ thuật trong
đó có cơ khí chế tạo đã thực hiện từ nhiều thập kỷ trước đây. Một trong những vấn đề quyết định
của tự động hố ngành cơ khí chế tạo là kỹ thuật điều khiển số và công nghệ trên các máy điều
khiển số.
Các máy công cụ điều khiển số (NC và CNC) được dùng phổ biến ở các nước phát triển.
Trong những năm gần đây NC và CNC đã được nhập vào Việt Nam và được sử dụng rộng rãi tại
các viện nghiên cứu và các công ty liên doanh... Máy công cụ điều khiển số hiện đại (các máy
CNC) là các thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành cơ khí tự động. Vậy để
làm chủ được công nghệ cần làm chủ được các thiết bị quan trọng và điển hình.
Trong các máy CNC thì việc sử dụng hệ thống thay dao tự động có tác dụng làm giảm thời
gian thay dao nâng cao hiệu quả kinh tế của nhà máy là một yếu tố quan trọng góp phần vào q
trình tự động hố sản xuất do đó việc đi sâu tìm hiểu hệ thống thay dao tự động cho phép ta có
thể chế tạo hệ thống thay dao tự động riêng cho máy phù hợp với q trình sản suất của nhà máy,
góp phần làm tăng hiệu quả của việc sử dụng máy CNC, tăng năng xuất của nhà máy là một nhu
cầu cần thiết.
Phần thuyết minh trình bày về q trình tính tốn, thiết kế hệ thống thay dao tự động
dùng cho máy phay CNC 3 trục đứng. Đây là một bài tốn điển hình cung cấp kiến thức cơ bản
về máy điều khiển số, sử dụng các kiến thức tổng hợp từ các môn học để vào giải một bài toán
kỹ thuật.
Lần đầu tham gia nghiên cứu thiết kế và tính tốn về lình vực này nên em cịn nhiều bỡ
ngỡ và khơng tránh khỏi thiếu sót trong q trình tính tốn và thiết kế kính mong các thầy giáo
tham gia xét duyệt đồ án xem xét và đóng góp ý kiến chỉnh sửa cho em có thể hồn thiện tốt nhất
cho đồ án này.
Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đức Toàn đã tận tình tham gia hướng dẫn, trực tiếp
thơng duyệt, đánh giá, nhận xét cho em thêm phần hoàn thiện cho đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nhật
Nguyễn Long Nhật
Hà Nội, ngày
, tháng
, năm 2022
5
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
CHƯƠNG 1. KẾT CẤU CỦA MÁY PHAY CNC 3 TRỤC VMC65
1.1. Kết cấu chung của máy CNC 3 trục
Để có được những kiến thức cơ bản về kết cấu máy CNC, Máy phay CNC - VMC65 là loại
máy phay cao tốc 3 trục điều khiển số được lấy làm thí dụ điển hình để nghiên cứu. Đây là một
trong những máy CNC đầu tiên được sản xuất trong nước tại công ty BKMECH vào năm
2007.Các bộ phận chính của máy:
1 – Ray dẫn hướng trục Z
2 – Cột đứng máy phay
3 – Gối đỡ vít me bi kèm gá động cơ trục X
4 – Ray dẫn hướng trục X
5 – Thân máy
6 – Vít me bi trục X
7 – Gối đỡ vít me bi trục Y
8 – Ray dẫn hướng trục Y
9 – Bán Y
10 – Bàn X ( đặt chi tiết gia cơng)
11 – Cụm trục chính
12 – Cụm trục Z
13 – Vít me bi trục Z
Hình 1-1. Sơ đồ động học máy
Các thơng số kỹ thuật chính của máy bao gồm: Hành trình theo trục X, X = 650 (mm). Hành
trình theo trục Y, Y = 400 (mm). Hành trình theo trục Z, Z = 480 (mm). Khoảng cách từ mặt bàn
tới lỗ cơn trục chính: 120÷600 (mm). Khoảng cách từ tâm trục chính tới mặt ray dẫn hướng: 430
(mm)
Thơng số bàn máy: Kích thước bàn: 770×400 (mm). Kích thước rãnh chữ T: 3×18T×120.
Khối lượng phơi lớn nhất: M = 300 (kg). Vận tốc lớn nhất khi chạy không: V1 = 20 (m/ph). Vận
tốc lớn nhất khi gia công: V2 = 15 (m/ph)
1.2. Hệ thống thay dao tự động của máy VMC65
Số dao Z=16 dao, khối lượng trung bình dao 7÷10 (kg), đường kính lớn nhất của dao D = 80
mm, loại chuôi dao là BT40. Cấu tạo của hệ thống thay dao tự động như sau:
6
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Hình 1-2. Mơ hình 3D hệ thống thay dao
1-giá đỡ
4-chi dao
7-tang của đài chứa dao
2-xilanh khí nén
5- chi tiết kẹp dao
3-động cơ dẫn động đài dao
6-cơ cấu man
Xilanh 2 làm nhiệm vụ dịch đài dao sang trái hoặc phải.
Động cơ 3 dẫn động đài dao quay tròn để thực hiện thay dao.
7
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
CHƯƠNG 2. CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG DÙNG CHO MÁY
CÔNG CỤ CNC
2.1. Giới thiệu chung về các loại hệ thống thay dao tự động
2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ
2.1.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống thay dao
Là cất trữ được một số lượng dao cần thiết và đưa nhanh mỗi dao vào vị trí làm việc khi có
u cầu. Các máy CNC hiện đại thường được trang bị hệ thống thay dao tự động theo chương
trình Automatic Tool Chaner – ATC.
2.1.1.2. Ưu nhược điểm của thay dao tự động so với thao tác bằng tay
Ưu điểm:
- Rút ngắn thời gian đổi dụng cụ
- Tránh được lỗi khi thao tác
- Tránh được một số rủi ro tai nạn
- Có khả năng tự động hóa ở cấp độ cao
Nhược điểm:
- Vốn đầu tư lớn
- Tăng chi phí lắp đặt ban đầu
2.1.1.3. Các yêu cầu đối với hệ thống thay dao tự động
- Ổ chứa phải có dung lượng đủ lớn
- Dụng cụ phải được giữ trong ổ với độ tin cậy cao
- Dụng cụ phải được giữ chặt trong tay máy khi thay thế tự động
- Chuôi dao và đài gá dao phải được định vị chính xác vào vị trí gia cơng
- Khoảng cách giữa ổ tích dụng cụ tới vị trí cơng tác là ngắn nhất
- Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải bố trí sao cho khơng chạm vào phôi khi thay
thế dụng cụ
- Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động phải có độ tin cậy làm việc cao
- Tránh làm bẩn các bề mặt lắp ráp của chuôi vào đài gá dụng cụ
- Sử dụng bảo dưỡng tiện lợi, đáp ứng yêu cầu an toàn
- Quản lý và thay đổi chính xác dao theo chương trình
- Thay nhanh để giảm thời gian chờ
8
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Hình 2-1. Sơ đồ thay thế dụng cụ cấp phát tự động
2.1.2. Cơ cấu tích dụng cụ của hệ thống thay dao tự động
2.1.2.1. Chức năng
Dùng để chứa nhiều dao phục vụ cho q trình gia cơng. Nhờ có ổ tích dụng cụ mà máy
CNC có thể thực hiện được nhiều nguyên công cắt gọt khác nhau liên tiếp với nhiều loại dao
khác nhau trong cùng 1 lần gá đặt. Do đó q trình gia cơng nhanh hơn và mang tính tự động hóa
cao.
9
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
2.1.2.2. Phân loại cơ cấu tích dụng cụ
Phân loại cơ cấu tích dụng cụ
Đầu revonve
Ổ tích dao
Đầu revonve
dạng sao
Đầu revonve
dạng chữ thập
Đầu revonve
dạng tang trống
Ổ tích dao dạng
dài
Ổ tích dao dạng
vịng
Ổ tích dao dạng
cơn
Ổ tích dao dạng
băng xích
Hình 2-2. Kết cấu đầu Revonve
10
download by :
Ổ tích dao dạng
đĩa trịn
Ổ tích dao
nhiều tầng
Ổ tích dao dạng
sao
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Đặc điểm của các cơ cấu tích dụng cụ
a. Đầu Rêvonve
Đầu Revonve thường được dùng trên máy tiện, các trung tâm gia công CNC và đôi khi dùng
cho máy phay.
Các dao thường được lắp trên mặt đầu hoặc mặt ngoài của đĩa quay.
Tạo điều kiện thay đổi dao nhanh trực tiếp ( sau một nguyên công, đầu Rêvonve tự động
xoay dần thêm 1 vị trí cho tới khi tìm được dụng cụ u cầu, các vị trí khơng lắp dụng cụ sẽ được
nhảy qua).
Có động cơ truyền động riêng và được điều khiển theo chương trình đã lập trình sẵn
Kết cấu dầu Rêvonve chứa được ít dao, khoảng từ 6-18 dao để tránh va đập giữa dụng cụ và
phôi, thời gian thay dụng cụ trung bình khoảng 1-4 giây.
Máy lớn có thể chứa 2 – 3 đài dao
b. Các loại đầu Rêvonve
Hình 2-3. Đầu Revonve dạng cơn
Hình 2-4. Đầu Revonve dạng tang trống
a – Hình dáng tổng thể
c – Khoan lỗ nghiêng
b – Phay rãnh cong
d, e – Cắt ren và khoan lỗ trên mặt bích
11
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
f – Phay rãnh
n – Phay lục giác
NGUYỄN LONG NHẬT
m – Phay rãnh trên mặt đầu
c. Ổ tích dao
Ổ tích dao thường được dùng trên máy phay CNC và các trung tâm gia công phay/khoan.
Cần kết hợp với cơ cấu thay dao tự động khi có u cầu thay dao.
Kết cấu Ổ tích chứa được nhiều dao, có loại lên tới 100 dao hoặc nhiều hơn.
Các loại ổ tích dao:
- Ổ tích dao dạng dài: nhiều dụng cụ được cắm hoặc treo thành một hoặc nhiều hàng
bên cạnh nhau. Kết cấu chứa được nhiều dao, số lượng dao tùy thuộc vào số hàng mà
ta phân bố.
- Ổ tích dao dạng đĩa trịn: nhiều dụng cụ được cắm phân bố trên chu vi của đĩa. Trục
của ổ tích dao dạng đĩa trịn có thể thẳng đứng hoặc nằm ngang tùy theo kết cấu của
máy. Đây là kết cấu thông dụng rất hay được dùng, sức chứa từ 12 đến 40 dụng cụ.
- Ổ tích dao vòng: nhiều dụng cụ được cắm trên nhiều vòng tích dao bố trí đồng tâm
nhau. Các vịng tích dao có khả năng quay độc lập với nhau. Sức chứa từ 24 đến 100
dao.
- Ổ tích dao dạng băng xích: nhiều dụng cụ được cắm trên chiều dài của băng xích.
Băng xích kết cấu đơn hoặc kép, có thể nới rộng tùy theo yêu cầu sử dụng. Sức chứa
của ổ tích có thể lên tới 140 dao.
- Ổ tích dao nhiều tầng: nhiều dụng cụ được cắm trên các hàng xếp thành tầng với
nhau. Các tầng này có khả năng quay độc lập nhau. Sức chứa trung bình khoảng từ 40
đến 100 dao
- Ổ tích dao dạng cơn: các dao được bố trí trên bề mặt của hình cơn. Kết cấu này cho
phép thay dao một cách dễ dàng.
- Ổ tích dao dạng sao: các dao được bố trí trên bề mặt trụ của cơ cấu. Kết cấu này ít
được dùng vì khi số lượng dao lớn kéo theo kích thước đường kính lớn, chiếm khơng
gian máy.
12
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Hình 2-5. Phân 13
loại ổ tích dao
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
2.1.2.3. Cơ cấu thay dao tự động
Cơ cấu thay dao tự động có chức năng thay đổi dụng cụ kể cả tiếp nhận/gá đặt dụng cụ giữa
vị trí làm việc và ổ tích dụng cụ. Trong đó kết cấu phổ biến dạng tay tóm.
Cơ cấu thay dao tự động
Kết cấu dạng tay tóm:
Kết cấu dạng khơng tay tóm:
1. Trục chính di chuyển về vị trí Home
1. Trục chính di chuyển về vị trí HOME
2. Ổ tích quay đến vị trí dao cần thay(gá
2. Ổ tích di chuyển đến vị trí thay dao
đặt).
và xác định vị trí dao cần thay (gá
3. Tay tóm di chuyển và kẹp dụng cụ
đặt)
cần thay(gá đặt)
3. Trục chính di chuyển lên xuống thực
4. Thực hiện qua trình thay ( gá đặt)
hiện quá trình thay (gá đặt) dụng cụ
dụng cụ.
Ưu điểm:
Ưu điểm:
-
Sử dụng trong trường hợp ổ tích
dao nằm xa trục chính.
-
-
Kết cấu và thuật tốn đơn giản
-
Dễ điều khiển
Nhược điểm:
Quỹ dạo đường dịch chuyển
-
tương đối phức tạp, gồm nhiều
thống thay giao đơn giản.
khâu dịch chuyển.
-
Nhược điểm:
-
Chỉ sử dụng được trong những hệ
Đường dịch chuyển ngắn, quỹ
đạo dịch chuyển đơn giản
Kết cấu và thuật toán điều khiển
tương đối phức tạp.
Hình 2-6. Phân loại kết cấu thay dao tự động
14
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Cùng với ổ tích dao, cơ cấu thay dao tự động giúp cho việc thay dao được thực hiện chính
xác và nhanh gọn, nâng cao tính tự động hóa.
Trong q trình gia công khi cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác cần phải thay dao
thì ta khơng cần dừng máy để thay dao bằng tay mà hệ thống sẽ tự động thay dao theo chương
trình đã lập trình sẵn.
Một số cơ cấu thay dao tự động thường dùng trong các máy CNC:
a. Cơ cấu thay dao dạng tay máy
Hình 2-7. Cơ cấu thay dao tự động dạng tay máy
15
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Chu trình thay đổi dụng cụ:
- Tìm kiếm dụng cụ tiếp theo đã được lập trình và chuẩn bị vị trí tương ứng trong ổ tích
dao để lấy dụng cụ ra
- Ổ tích dao và trục chính máy chuyển dịch về vị trí HOME thay đổi dụng cụ.
- Tay tóm tóm dụng cụ ở trục chính và ổ tích dao, hãm trong tay tóm và nhả các thiết bị
đỡ và giữ dao.
- Lấy dụng cụ ra, tay tóm cầm dụng cụ và lắp dụng cụ mới vào lỗ con của trục chính
máy cũng như đưa dụng cụ đã dùng vào lỗ tương ứng ở Ổ tích.
- Đưa tay máy về vị trí an tồn.
- Đây là kết cấu tay tóm với Ổ tích dao dạng xích hoặc nhiều tầng.
- Vị trí của trục chính máy và ổ tích dao gần nhau.
- Đường dịch chuyển của tay tóm tương đối đơn giản.
- Tiết kiệm thời gian thay đổi dụng cụ.
b. Cơ cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích
Hình STYLEREF 1 \s 3 SEQ Hình \* ARABIC \s
1 8. Cơ cấu thay dao tự động dạng tay máy
Hình 2-8. Cơ cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích
16
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Chu trình thay đổi dụng cụ:
- Trục chính di chuyển về vị trí HOME.
- Ổ tích xác định vị trí dao và di chuyển đến vị trí cần thay thế.
- Tay tóm di chuyển vào kẹp dụng cụ ở ổ tích và đầu trục chính.
- Tay tóm di chuyển ra và quay 180 đổi chỗ 2 dụng cụ.
- Tay tóm di chuyển vào để lắp dụng cụ vào đầu trục chính và nhả kẹp.
- Tay tóm di chuyển ra kết thúc quá trình thay thế dụng cụ.
c. Cơ cấu thay dao với ổ tích dao dạng tích hoặc nhiều tầng
Hình 2-9. Kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng xích hoặc nhiều tầng
Kết cấu ổ tích dao dạng xích hoặc nhiều tầng:
- Vị trí của trục chính máy và ổ tích dao tương đối xa.
- Đường dịch chuyển của tay tóm tương đối phức tạp.
Chu trình thay đổi dụng cụ:
- Trục chính di chuyển về vị trí HOME
- Ổ tích xác định và di chuyển dụng cụ cần thay thế đến vị trí thay.
- Tay tóm di chuyển vào kẹp dụng cụ trong ổ tích và di chuyển ra.
- Tay tóm quay 1 góc 900 và di chuyển đến vị trí trung gian.
- Tại vị trí trung gian tay tóm quay 1 góc 900 để trục dụng cụ cùng phương với trục
chính.
- Tay tóm di chuyển vào gá dụng cụ vào đầu trục chính, nhả kẹp và di chuyển ra.
17
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
-
NGUYỄN LONG NHẬT
Tay tóm chờ ở đó cho đến lần thay thế dụng cụ tiếp theo.
d. Cơ cấu
hệ thay dao
thay dao với
dạng trịn
Hình 2-10. Kết cấu thay dao với hệ thống thay dao dạng trịn
Kết cấu ổ tích dạng đĩa trịn:
- Vị trí của trục chính và ổ tích dao khơng thuận tiện cho việc thay dao.
- Kết cấu tay tóm gồm nhiều khâu dịch chuyển.
- Quỹ dạo dịch chuyển tương đối phức tạp.
Chu trình thay thế dụng cụ:
- Trục chính di chuyển về vị trí HOME
- Ổ tích xác định vị trí dao cần thay thế và di chuyển dao đến vị trí thay.
- Tay kẹp gồm nhiều khâu dịch chuyển di chuyển đến vị trí dao cần thay và kẹp dao,
di chuyển ra.
- Tay kẹp di chuyển vị vị trí trung gian và xoay cho trục của dụng cụ cùng phương với
trục chính.
- Tay kẹp cầm dụng cụ di chuyển vào và tiến hành gá đặt dụng cụ vào đầu trục chính
- Tay kẹp nhả kẹp và về vị trí ban đầu kết thúc quá trình thay dao.
18
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
e. Cơ cấu thay dao
dạng đĩa trịn
Hình 2-11. Kết cấu thay dao dạng đĩa trịn
Kết cấu Ổ tích dao dạng đĩa trịn
- Vị trí của trục chính và ổ tích dao thuận lợi cho việc thay dao trực tiếp
- Các chuyển động thay dao đơn giản, không cần kết cấu tay tóm
Hình 2-12. Dạng điều khiển cho kết cấu thay dao với ổ tích dao dạng đĩa trịn
19
Hình STYLEREF 1 \s 3 SEQ Hình \*
ARABIC \s 1 12. Kết cấu tahy dao dạng đĩa tròn
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Chu trình thay dao:
- Tìm kiếm dụng cụ tiếp theo đã được lập trình và chuẩn bị vị trí tương ứng trong ổ
tích dao để lấy dụng cụ ra
- Ổ tích dao và trục chính máy di chuyển về vị trí Home thay đổi dụng cụ.
- Trả dụng cụ về Ổ tích dao, lắp dụng cụ mới vào lỗ cơn trục trính máy
- Ổ tích dao và trục chính về vị trí an tồn.
Cơ cấu thay dao loại này thường có 2 kiểu điều khiển:
- Ổ tích dao di chuyển tới vị trí Home và quay đến vị trí cần thay dao, trục trính
chuyển động lên xuống để tháo lắp dụng cụ.
- Ổ tích dao cố định ( chỉ có chuyển động quay), trục trính di chuyển đến vị trí thay
dao và chuyển động lên xuống để tháo lắp dụng cụ.
2.2. Hệ thống dụng cụ trên máy công cụ CNC
Hệ thống dụng cụ phù hợp với máy CNC phải đảm bảo tính chất vạn năng và linh hoạt, phải
thực hiện được mọi cơng việc gia cơng, có độ cứng vững cao, đạt năng suất bóc phoi cao và có
chi phí gia cơng có thể chấp nhận được.
Năng suất của máy cơng cụ CNC chủ yếu là do khả năng cắt gọt và độ tin cậy của các dụng
cụ được dùng quyết định. Khả năng cắt gọt của dụng cụ phụ thuộc vào các thông số : thông số
cắt tối da, tiết diện phoi cắt, thể tích phoi, tuổi bền và chiều dài cắt ứng với tuổi bền của dụng cụ
cắt.
Độ tin cậy của dụng cụ có 2 cơ sở : Cơ sở cơng nghệ và cơ sở hình học. Cả 2 cơ sở này la
tiên đề của gia công tự động các chi tiết cơ khí và đạt hiệu quả kinh tế.
Độ tin cậy công nghệ: cho biết các thông số về khả năng cắt được đảm bảo thực tế ở mức độ
như thế nào.
- Ở những giá trị về thông số cắt nào sẽ không xảy ra hiện tượng vỡ dao
- Khối lượng phoi thoát ra là bao nhiêu ứng với tuổi bền dụng cụ
Độ tin cậy hình học của dụng cụ: khơng thể thiếu vì trong hệ thống chuyể động dụng cụ điều
khiển số, các kích thước yêu cầu của dụng cụ được hệ điều khiển CNC xử lý giống như các chi
tiết yêu cầu của chi tiết gia cơng. Nếu như kích thước của dụng cụ thức có sai lệch sẽ dẫn tới có
phế phẩm gia cơng.
- Hiệu chỉnh khi có sai lệch về kích thước thực của dụng cụ và kích thước yêu cầu.
- Đảm bảo chính xác vị trí của lưỡi cắt.
Ngồi độ tin cậy về cơng nghệ và độ tin cậy hình học thì người ta còn quan tâm đến độ linh
hoạt của dụng cụ, khả năng cung ứng dụng cụ, đảm bảo phù hợp với kỹ thuật điều khiển CNC và
khả năng điều chỉnh nhanh theo nhiệm vụ thay đổi.
Yêu cầu của hệ dụng cụ:
Hệ dụng cụ phải phù hợp với các máy gia cơng NC, CNC:
- Phải đảm bảo tính chất vạn năng và linh hoạt.
- Phải thực hiện được mọi công việc gia cơng
- Phải có độ cứng vững cao
20
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
- Phải đạt năng suất bóc phoi cao
- Phải phù hợp về chi phí gia cơng
Bên cạnh khả năng cắt, độ tin cậy của dụng cụ còn yêu cầu về:
- Khả năng cung ứng nhẹ nhàng của hệ dụng cụ
- Khả năng đảm bảo phù hợp với kĩ thuật điều khiển NC, CNC
- Khả năng điều chỉnh nhanh theo nhiệm vụ gia công thay đổi.
- Những phần tử linh kiện cơ bản:
- Phần tử tiếp nhận dụng cụ : Để lắp dụng cụ vào trục chính của máy cơng cụ.
- Dụng cụ: Được ghép nối và đo kiểm trước với phần tử tiếp nhận dụng cụ ở bên ngồi
máy cơng cụ.
- Ổ tích dụng cụ : Có chức năng lưu giữ các dụng cụ cần thiết cho q trình gia cơng
- Thiết bị (đồ gá) thay đổi dụng cụ: Có chức năng thay đổi dụng cụ kể cả tiếp nhận (
gá đặt) dụng cụ, giữa vị trí làm việc và vị trí ổ tích dụng cụ.
2.2.1. Các bộ phận khác
Hình 2-13. Các bộ phần khác
Là phần tử quan trọng của một hệ dụng cụ để lắp dụng cụ trên trục chính của máy cơng cụ.
Kết cấu chưa có sự thống nhất trên phạm vi quốc tế.
21
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Hình 2-14. Cấu tạo của phần tự tiếp nhận dụng cụ
Để thay đổi dụng cụ, dùng trên một trung tâm gia cơng, nhanh và an tồn cần phải đảm bảo
sao cho các dụng cụ có phần tiếp nhận dụng cụ như nhau. Kết cấu của phần tử tiếp nhận dụng cụ
được lập trình theo hướng chính sau :
- Tương ứng với lỗ cơn tiếp nhận dụng cụ ở trục chính của máy cơng cụ.
- Tương ứng với các rãnh khía để ngàm kẹp cặp vào dùng cho cơ cấu thay đổi dụng cụ
tự động, kể cả vạch chuẩn để mặc định hướng dụng cụ.
- Tương ứng với loại hệ thống kẹp mà với nó phần tử tiếp nhận dụng cụ được giữ chặt
bằng lực vào trục máy gia công để truyền lực an tồn.
Để giảm chi phí về các phần tử tiếp nhận dụng cụ, khi sử dụng nhiều trung tâm gia công cần
phải dùng các phần tử tiếp nhận dụng cụ có kết cấu thống nhất.
2.2.2. Phần tử dụng cụ
Hình 2-15. Các loại ổ tích dao
+ Là một thành phần quan trọng nhất của hệ dụng cụ
+ Dụng cụ có 2 dạng chính: răng chắp hoặc liền khối
22
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
+ Vật liệu : thép gió, hợp kim cứng, kim cương….
Hình 2-16. Cấu tạo của dao tiện răng ghép
Yêu cầu của phần tử dụng cụ :
+ Đảm bảo độ cứng vững cao
+ Khả năng bóc tách lớn
+ Có sức bền nhiệt lớn
+ Có khả năng điều chỉnh tự động hoặc bằng tay
+ Thay thế dễ dàng trong quá trình sử dụng
2.3. Chức năng của hệ thống quản lý dụng cụ
2.3.1. Danh mục dụng cụ
- Hệ dụng cụ và các tổ hợp dụng cụ được quản lý theo các mã hiệu phân loại.
- Các dữ liệu này được lưu trữ thành các danh mục dưới dạng các tờ rời có cấu trúc lập
trình theo một ngơn ngữ lập trình chun dùng và tương thích với các máy CNC.
- Mã hiệu này chứa đựng các dữ liệu về phương pháp gia công, máy gia cơng, cách gá
đặt dụng cụ, ổ tích dụng cụ, thân dao, lưỡi cắt của dao.
- Mã hiệu này phải phù hợp với hệ thống mã hiệu hiện dùng tại xí nghiệp, nhà máy.
2.3.2. Nhận dạng dụng cụ
- Nhận dạng dụng cụ một cách tin cậy.
- Cung cấp các dữ liệu ứng với từng dụng cụ một cách chính xác và không nhầm lẫn
giữa các dụng cụ.
23
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
Tùy theo khả năng của một hệ dụng cụ mà cần phải cung cấp các dữ liệu sau:
+ Kiểu dụng cụ
+ Số hiệu dụng cụ
+ Dụng cụ dự bị để thay thế
+ Vị trí dụng cụ trong ổ tích dao
+ Trọng lượng dụng cụ
+ Lượng tiến dao và mô men quay tối da
+ Tuổi bền của dụng cụ/tuổi bền còn lại
+ Giới hạn vỡ dao
+ Bán kính dao
+ Bán kính lưỡi cắt
+ Chiều dài dụng cụ
+ Chiều dài va đập
+ Mã hiệu dụng cụ đặc biệt
+ Giá trị hiệu chỉnh dụng cụ
- Hệ thống nhận dạng điện tử tốt nhất hiện nay là một con chip nhớ dữ liệu điện tử
được gắn cứng trên dụng cụ: dữ liệu được đọc nhờ đầu đọc phù hợp. Quá trình trao
đổi dữ liệu, giữa chip giữ liệu và hệ điện tử trước đây thực hiện thơng qua các tiếp
điểm. Nếu các tiếp điểm mịn hoặc bẩn sẽ gây ra sai số đọc dữ liệu.
- Ngày nay, các thiết bị cảm ứng và không tiếp xúc được sử dụng về cơ bản đã nâng
cao độ an toàn khi đọc dữ liệu.
+ Hai nguyên lý nhận dạng dữ liệu:
+ Hệ thống đọc
+ Hệ thống đọc – ghi
- Hệ thống đọc
+ Sử dụng vật mang tin với mã hiệu nhận dạng có 4 vịt rí (ký tự ) ví dụ liên tục từ
0001 tới 9999.
+ Các đầu đọc gắn ở khoang dụng cụ, ở máy điều chỉnh dụng cụ và ở máy gia
công tương ứng với 3 bộ dụng cụ.
+ Các đầu đọc này hoạt động trong máy quan hệ với máy tính trung tâm dùng cho
dụng cụ. Máy tính này có chức năng lưu giữ và quản trị mọi dữ liệu dụng cụ.
+ Vật mang mã hiệu chỉ cung cấp mã hiệu nhận dạng cho máy tính. Máy tính này
sẽ sắp xếp các dữ liệu cho trước theo dụng cụ tương ứng với các mã hiệu nhận dạng nhất định.
+ Hệ CNC của máy gia công sẽ tự động nhân dữ liệu nếu mã hiệu nhận dạng được
nhận biết nhờ đầu đọc khi dụng cụ được đưa vào ổ tích dao.
- Hệ thống đọc - ghi
+ Sử dụng vật mang tin có dung lượng nhớ lớn hơn và có thể lưu trữ tới 256 byte
dữ liệ dụng cụ.
+ Dụng cụ luôn mang mọi dữ liệu và vì vậy khơng cần phải có quan hệ với máy
tính dùng cho dụng cụ khi dụng cụ được đưa vào máy gia công.
-
24
download by :
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
NGUYỄN LONG NHẬT
+ Các dữ liệu có thể truy cập, bổ xung và thay đổi ở mọi thời điểm nhờ đầu đọc
ghi.
-
Cấu tạo của hệ thống nhận dạng dụng cụ điện tử
+ Các vật mang mã hiệu còn được gọi là chip điện tử với mã háo cố định hoặc
thay đổi.
+ Các đầu đọc hoặc đầu đọc – ghi có kèm các bộ khuếch đại.
+ Trạm đọc – hoạt động kết hợp với các đầu đọc và truyền tiếp mã hiệu nhận
dạng với một máy tính hoặc 1 hệ CNC.
+ Hệ đánh giá dùng cho hệ đọc ghi.
+ Máy tính dùng cho dụng cụ để lưu trữ và quản trị các dữ liệu dụng cụ.
+ Hệ phần mềm chuyên dùng để nhớ dữ liệu, quản trị dữ liệu, trao đổi dữ liệu và
hiển thị với chế độ phù hợp và rõ ràng trên máy tính.
- Ưu điểm của hệ thống
+ Lưu thơng dữ liệu tự động giữa máy điều chỉnh dụng cụ máy tính hệ thống máy
CNC và người sử dụng.
+ Đảm bảo trao đổi dữ liệu an tồn
+ Khơng cần sử dụng phiều dụng cụ trong sản xuất
+ Thống kê dụng cụ tốt hơn và tự động hóa
2.3.3. Điều chỉnh dụng cụ trước khi gia công
- Điểu chỉnh dụng cụ là công việc cần thiết đối với các máy công cụ điều khiển bằng số
khi hiệu chỉnh đều đặn quỹ đạo dao hoặc khi gia công các chi tiết với dụng cụ có kích thước quy
định.
- Việc điều chỉnh dụng cụ đảm bảo đúng vị trí lưỡi cắt của dao theo kích thước cho trước
hoặc xác định kích thước thực của dao.
- Việc điều chỉnh thường được thực hiện ở bên ngoài máy gia cơng bằng máy điều chỉnh
có trang bị các bộ thích nghi phù hợp để đảm bảo gá đặt dụng cụ như ở máy gia công.
- Điều chỉnh dụng cụ là đảm bảo sao cho lưỡi cắt chính và phụ của 1 dụng cụ cắt gọt có
vịt rí chính xác nhất so với điểm gốc E của cơ cấu lắp dao theo phiếu điều chỉnh dụng cụ.
- Vị trí các lưỡi cắt của dao được xác nhận theo phương pháp quang học nhờ kính hiển vi
với ống kính, đĩa chia vạch chuẩn hoặc thông qua đầu đo tiếp xúc.
- Các giá trị đo được nạp vào bộ nhớ giá trị hiệu chỉnh dụng cụ của hệ dụng cụ của máy
công cụ CNC.
25
download by :
